RU2768054C1

RU2768054C1 - Drive with compensation of control forces of soft wing on cord support

Info

Publication number: RU2768054C1
Application number: RU2021118288A
Authority: RU
Inventors: Юрий Витальевич Швед
Original assignee: Юрий Витальевич Швед
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-03-23

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to precision landing, light aviation, transportation and generation of electric power by means of wind energy and can be used to control tethered and free flying soft wings on cord support. In this capacity, a control cord drive is proposed in the form of a reduction gear, which performs the function of a lever, or directly to the lever, to the front arm of which the free ends of one or more lines (or one or more rows) of cords are attached, and to the rear arm — the control cord. Front arm of such a reduction gear is made in the form of a cam of a variable radius, on which the free ends of one or more lines of cords are wound, and the rear arm is made in the form of a drum for winding the control cord or, in the simplest case, an elongated arm of the lever. Variable radius cam shape and reduction value are selected based on experimental data on forces at corresponding free ends as the control cord is pulled up so, that the tension force of the control cord is as much as possible compensated by the tension force of the free ends in the most critical mode in terms of the tension force of the control cord.

EFFECT: proposed invention enables to compensate for forces on control cords.

1 cl, 3 dwg

Description

Название изобретения.The name of the invention.

Привод с компенсацией усилий управления мягким крылом на стропной поддержке.The drive with compensation of efforts of management of a soft wing on line support.

Область техники, к которой относится изобретение.The field of technology to which the invention belongs.

Транспортирование; Воздухоплавание, авиация, космонавтика; Летательные аппараты тяжелее воздуха. Управление и автоматическое регулирование ветряных двигателей.Transportation; Aeronautics, aviation, astronautics; Aircraft are heavier than air. Control and automatic regulation of wind turbines.

Уровень техники.The level of technology.

Мягкие крылья на стропной поддержке нашли применение в летательных аппаратах, системах точного десантирования, в качестве парусного или поддерживающего привязного средства. Управление такими крыльями обычно ведется подтягиванием вниз задних кромок крыльевых консолей, и имеет следующие особенности:Soft wings on line support have found application in aircraft, precision landing systems, as sailing or supporting tethered equipment. The control of such wings is usually carried out by pulling down the trailing edges of the wing consoles, and has the following features:

1. Управление ведется подмоткой строп управления, причем в зависимости1. Management is carried out by winding up the control lines, and depending on

от режима на стропе всегда в той или иной степени присутствует натяжение. Соответственно, на питание приводов приходится постоянно затрачивать энергию, или использовать более сложные и тяжелые приводы с самоторможением, (например описанного в RU 2524498 или RU 2641563 вида).from the mode on the sling there is always tension to one degree or another. Accordingly, it is necessary to constantly expend energy to power the drives, or use more complex and heavy drives with self-braking, (for example, the type described in RU 2524498 or RU 2641563).

2. Управление характеризуется большими и быстрыми рабочими ходами, а также неравномерной нагрузкой, что вынуждает использовать более мощные и тяжелые приводы, рассчитанные на пиковую нагрузку, или использовать накопители энергии.2. The control is characterized by large and fast strokes, as well as uneven loading, which forces the use of more powerful and heavy drives designed for peak load, or the use of energy storage.

3. Аэродинамическая компенсация усилий на органах управления в данном случае неприменима.3. Aerodynamic compensation of forces on the controls is not applicable in this case.

Известны попытки уменьшить массу и сложность приводов управления мягким крылом на стропной поддержке путем изменения схемы управления на балансирную, однако такая схема не позволяет контролировать стабилизацию крыла, а также менять режим полета. Известны также приводы с компенсацией усилий в полиспастном механизме, присоединенном к свободным концам так, чтобы обеспечивать компенсацию вытягивающего полиспаст усилия от передней части крыла стягивающим полиспаст усилием от задней части крыла. Ближайшим аналогом являются свободные концы с компенсацией управляющего усилия, состоящие из свободных концов с петлями подцепки подвесной системы внизу и петлями крепления строп вверху, на среднем свободном конце которых установлен полиспастный механизм, имеющий не менее двух пар блоков, и соединенный с задним свободным концом так, что при втягивании заднего свободного конца в полиспастный механизм средний свободный конец за счет работы полиспаста удлиняется (патент на изобретение RU 2456210). Недостатком данного решения является то, что в связи с дискретностью редукции усилий в полиспастном механизме полностью скомпенсировать усилия на стропах управления невозможно.There are known attempts to reduce the weight and complexity of the soft wing control drives on the line support by changing the control scheme to a balancing one, however, such a scheme does not allow controlling the stabilization of the wing, as well as changing the flight mode. Also known are drives with force compensation in the chain hoist mechanism attached to the free ends so as to compensate for the pulling chain hoist force from the front of the wing by the pulling chain hoist force from the rear of the wing. The closest analogue is the free ends with compensation of the control force, consisting of the free ends with loops for hooking the suspension system at the bottom and loops for fastening the slings at the top, on the middle free end of which a pulley mechanism is installed, having at least two pairs of blocks, and connected to the rear free end so, that when the rear free end is retracted into the pulley mechanism, the middle free end lengthens due to the work of the pulley block (patent for invention RU 2456210). The disadvantage of this solution is that, due to the discreteness of the reduction of efforts in the pulley mechanism, it is impossible to fully compensate for the efforts on the control lines.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Настоящим решением предлагается выполнить привод управляющей стропой в виде редуктора, выполняющего функцию рычага, или непосредственно рычага, к переднему плечу которого присоединены свободные концы одной или нескольких шеренг (или одного или нескольких рядов) строп, а к заднему плечу - стропа управления, так, как схематически изображено на фиг. 1 и фиг. 3. Переднее плечо такого редуктора выполняется в виде кулачка переменного радиуса 1, на который наматываются свободные концы одной или нескольких шеренг строп 2, а заднее плечо выполняется в виде барабана 3 для намотки стропы управления 4, или в простейшем случае удлиненного плеча рычага 6 (фиг. 3). Форма кулачка переменного радиуса и величина редукции выбираются на основе экспериментальных данных об усилиях на соответствующих свободных концах по мере подтягивания стропы управления таким образом, чтобы усилие натяжения управляющей стропы как можно полнее компенсировалось усилием натяжения свободных концов в наиболее критичном по силе натяжения стропы управления режиме. Рабочий ход кулачка переменного радиуса в случае использования редуктора - три четвертых оборота (фиг. 2), соответственно, к нему может подключаться управляющий сервомеханизм 5 с углом отклонения меньше 360°.The present solution proposes to drive the control sling in the form of a gearbox that acts as a lever, or directly as a lever, to the front shoulder of which the free ends of one or more rows (or one or more rows) of slings are attached, and to the rear shoulder - the control sling, as shown schematically in Fig. 1 and FIG. 3. The front arm of such a gearbox is made in the form of a cam of variable radius 1, on which the free ends of one or more lines of lines 2 are wound, and the rear arm is made in the form of a drum 3 for winding the control line 4, or in the simplest case, an elongated lever arm 6 (Fig. .3). The shape of the variable radius cam and the reduction value are selected on the basis of experimental data on the forces at the corresponding free ends as the control line is pulled up in such a way that the tension force of the control line is compensated as much as possible by the tension force of the free ends in the most critical mode in terms of the tension force of the control line. The working stroke of the cam of variable radius in the case of using a gearbox is three fourths of a turn (Fig. 2), respectively, a control servo mechanism 5 with a deflection angle of less than 360° can be connected to it.

Компенсация усилий в случае использования упрощенного механизма в виде разноплечего рычага (фиг. 3) имеет некоторые ограничения по точности, и компенсации доступно порядка четверти оборота рычага. Начиная от угла порядка 100 градусов, происходит перекомпенсация, и переднее плечо рычага в виде кулачка переменного радиуса усилием от сматывающихся свободных концов доворачивает рычаг до еще больших углов. Однако поскольку большие хода управления используются только на посадке для так называемого подрыва, когда крыло требуется резко затормозить и затем погасить, это свойство не препятствует выполнению приводом своей работы.Force compensation in the case of using a simplified mechanism in the form of a multi-arm lever (Fig. 3) has some accuracy limitations, and compensation is available on the order of a quarter turn of the lever. Starting from an angle of about 100 degrees, overcompensation occurs, and the front arm of the lever in the form of a cam of variable radius, with the force from the reeling free ends, turns the lever to even greater angles. However, since large control strokes are used only on landing for the so-called undermining, when the wing needs to be braked sharply and then extinguished, this property does not prevent the drive from doing its job.

Claims

A soft wing control drive on a slender support, characterized in that the executive body in the form of a drum or a lever for winding the control lines through a gearbox or directly connected to a cam of variable radius, on which one or more free ends of one or more lines, or one or more rows are laid slings, while the shape of the variable-radius cam and the reduction value are chosen so that the tension force of the control sling is compensated as fully as possible by the tension force of the free ends in the most critical mode in terms of the tension force of the control sling.